季節(jié)性凍土公路路基的凍害及對(duì)策研究

顏萍

摘要：本文介紹了我國(guó)季節(jié)性凍土公路的分布，公路路基凍害形成原因及危害，有針對(duì)性地提出了預(yù)防季節(jié)性凍土公路路基凍害的對(duì)策，為防治凍土路基危害的相關(guān)研究提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：季節(jié)性凍土公路路基凍害研究

1 我國(guó)季節(jié)性凍土公路分布

我國(guó)季節(jié)性凍土公路凍害現(xiàn)象比較嚴(yán)重的地方有甘肅、東北三省、內(nèi)蒙古、青海、新疆、四川省和陜西省（見下圖）。

我國(guó)季節(jié)性凍土公路主要分布區(qū)域

根據(jù)相關(guān)報(bào)道，以上各省的公路凍害破壞程度都是較嚴(yán)重的，需通過后期的治理和維護(hù)才能基本保證道路正常運(yùn)營(yíng)。

2 季節(jié)性凍土公路的凍害

2.1 凍脹

凍脹是由于路基中水的凍結(jié)和冰體的增長(zhǎng)引起土體膨脹、地表不均勻隆起的作用。

凍脹裂縫在受凍溫影響的區(qū)域是比較常見的，尤其是新修的道路在早期的時(shí)候特別容易出現(xiàn)凍脹的病害。隨著行車荷載以及凍融循環(huán)的不斷增加，如果早期的凍脹裂縫沒有能夠進(jìn)行及時(shí)的維修，那么隨著時(shí)間的推移，雨雪不斷侵入土體受凍融的影響，裂縫的寬度會(huì)隨著溫度變化逐漸增大，裂縫的長(zhǎng)度也會(huì)逐漸延長(zhǎng)，最終導(dǎo)致路面損害嚴(yán)重。當(dāng)路面出現(xiàn)橫向撓曲變形時(shí)，是對(duì)道路產(chǎn)生最大危害的一種常見變形，這種變形的主要特征就是總的變形量比較大，路基土體呈現(xiàn)不均勻狀態(tài)，經(jīng)常會(huì)伴隨著縱橫向裂縫的出現(xiàn)。

2.2 翻漿

出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象的主要原因就是因?yàn)閮鼋Y(jié)期水分在土體內(nèi)集聚，導(dǎo)致土體含水量超標(biāo)成液現(xiàn)狀態(tài)，春融期間路基融化的水分沒有能夠得到及時(shí)的排出。

因?yàn)榇喝谄诘穆坊鈨鍪潜容^慢的，所以反復(fù)的凍融循環(huán)直接導(dǎo)致道路結(jié)構(gòu)遭受破壞、強(qiáng)度降低，最終使道路的承載力不能夠承擔(dān)外荷載，最終造成道路破壞的現(xiàn)象，并且因?yàn)榉瓭{而導(dǎo)致的鼓包一般都是沿著道路行車道發(fā)展的，對(duì)行車舒適和安全產(chǎn)生了非常嚴(yán)重的影響。

3 季節(jié)性凍土公路的凍害原因分析

3.1路基土質(zhì)

土質(zhì)出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象最主要的原因就是因?yàn)樗诌w移從而導(dǎo)致水分積聚造成的，而水分出現(xiàn)遷移的原因主要是土質(zhì)本身。所以，土質(zhì)含有的礦物成分能夠?qū)ν令w粒表面的特性產(chǎn)生直接的影響，礦物顆粒對(duì)土凍脹產(chǎn)生的影響和礦物表面化學(xué)能直接掛鉤，化學(xué)能和凝結(jié)水能力呈正比例關(guān)系，化學(xué)能越大，凝結(jié)水能力也隨著增大，從而水分越不容易遷移，最終加大凍脹現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2土體

土體中含有的水分是出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象的物質(zhì)因素，根據(jù)很多的工程實(shí)踐，我們能夠發(fā)現(xiàn)水分超過規(guī)定程度后會(huì)產(chǎn)生凍脹的現(xiàn)象，所以如果在外界條件一樣的情形下，如果土體含有的水量越多，那么出現(xiàn)凍脹顯現(xiàn)的幾率和程度就會(huì)變得越來越嚴(yán)重。

3.3溫度

土體在凍結(jié)的過程中就是土中溫度的變化過程。因?yàn)橥馏w中所有部位進(jìn)行凍結(jié)的溫度主要受到氣溫和路基填料的導(dǎo)熱系數(shù)影響。在具體的工程實(shí)踐中會(huì)經(jīng)常性地使用到凍結(jié)指數(shù)，如果氣溫越低，那么出現(xiàn)凍結(jié)的指數(shù)就會(huì)隨著增強(qiáng)，那么路基土凍結(jié)深度隨著加深，聚冰可能性亦增大。

4 預(yù)防季節(jié)性凍土公路凍害的對(duì)策

4.1選擇合適填料

在根本上改善路基土質(zhì)的辦法就是進(jìn)行換填措施，將路基凍結(jié)深度范圍內(nèi)的凍脹敏感性土換填為弱凍脹或不凍脹土。這種方式的優(yōu)點(diǎn)就是施工比較簡(jiǎn)便，而且又比較廣泛的適用范圍，但是這種方式也有缺點(diǎn)，缺點(diǎn)是如果使用換填法消除地基土凍脹或?qū)雒涀冃慰刂频浇ㄖ镌试S的范圍內(nèi)，那么就需要在全部或者部分的凍結(jié)深度內(nèi)進(jìn)行換填，換填的深度和工程造價(jià)以及防凍害效果是有直接關(guān)系的。

4.2 改善土質(zhì)

改善土質(zhì)也就是說使用固化劑或是抗水性能比較好的藥劑對(duì)土的化學(xué)性質(zhì)以及物理作用進(jìn)行改善。在土質(zhì)中使用添加劑改善土質(zhì)的相關(guān)應(yīng)用試驗(yàn)中，我們能夠發(fā)現(xiàn)改善土質(zhì)之后的路面是比較平整的，出現(xiàn)的裂紋比較少。

使用土壤改良劑的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)Ω黝惖耐寥肋M(jìn)行使用，防滲效果是比較好的，能夠?qū)⒙坊休d能力以及水穩(wěn)性在一定程度上進(jìn)行提高。該缺點(diǎn)是添加劑的野外制備工藝沒有達(dá)到國(guó)際的先進(jìn)水平，而且施工季節(jié)要避免，如果出現(xiàn)拌和不均勻的情況會(huì)影響土質(zhì)的改善。而上述提到的這些不足會(huì)對(duì)抗凍脹效果產(chǎn)生直接的影響。

4.3 完善排水及隔水措施

要做好路面排水，地面水采取邊溝、排水溝及縱橫向坡度攔截和排放，防止漫流下滲。地下水可設(shè)置截水暗溝或埋設(shè)防水板等，以截?cái)?、?dǎo)引至路基范圍外。使用織物包裹滲溝抗凍脹的效果明顯，而且費(fèi)用比較便宜。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著近幾十年來我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，季節(jié)性凍土區(qū)域的凍害防治技術(shù)已經(jīng)能夠在工程實(shí)踐和技術(shù)改進(jìn)的基礎(chǔ)之上，獲得了很大的進(jìn)步以及可靠的研究成果，這些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和研究成果對(duì)季節(jié)性凍土地區(qū)的建設(shè)提供了非常重要的建議。與此同時(shí)，在建設(shè)工程以及基礎(chǔ)理論發(fā)展的過程中也出現(xiàn)了很多新的工程問題需要解決。所有相關(guān)的科研人員要繼續(xù)根據(jù)實(shí)際情況出發(fā)，積極解決其中出現(xiàn)的問題，積極研究防治季節(jié)性凍土的有效方法。

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西南科技大學(xué)?土木工程與建筑學(xué)院?土木工程?卓越班?1501?四川?綿陽(yáng)?621000